ES2938077T3 - Device and measurement system for the geomechanical characterization of a soil and corresponding measurement procedure - Google Patents
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Abstract
Este dispositivo de medición (200), que es práctico y eficiente, comprende una carcasa (210), para ser fijada a un penetrómetro dinámico (100), una batería de alimentación eléctrica (250), alojada en la carcasa, y un sistema electrónico (240) que se aloja en la caja y se conecta a la batería. El sistema electrónico comprende un acelerómetro, así como un sensor de distancia que, en uso, está orientado hacia el suelo y que está adaptado para determinar la distancia entre el dispositivo de medición y la superficie del suelo midiendo el tiempo requerido para una ola. para hacer un viaje de ida y vuelta entre el sensor de distancia y la superficie del suelo. El sistema electrónico también incluye una unidad de procesamiento que, cuando la batería alimenta todo el sistema electrónico, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)This measurement device (200), which is practical and efficient, comprises a casing (210), to be fixed to a dynamic penetrometer (100), a power supply battery (250), housed in the casing, and an electronic system (240) that is housed in the box and is connected to the battery. The electronic system comprises an accelerometer, as well as a distance sensor which, in use, is oriented towards the ground and which is adapted to determine the distance between the measuring device and the ground surface by measuring the time required for a wave. to make a round trip between the distance sensor and the ground surface. The electronic system also includes a processing unit that, when the battery powers the entire electronic system, (Automatic translation with Google Translate, without legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Dispositivo y sistema de medida para la caracterización geomecánica de un suelo y procedimiento de medida correspondienteDevice and measurement system for the geomechanical characterization of a soil and corresponding measurement procedure
[0001] La presente invención se refiere a un dispositivo de medida para la caracterización geomecánica de un suelo. La invención se refiere también a un sistema de medida para la caracterización geomecánica de un suelo, que incluye dicho dispositivo de medida. Se refiere también a un procedimiento de medida para la caracterización geomecánica de un suelo.[0001] The present invention refers to a measuring device for the geomechanical characterization of a soil. The invention also refers to a measurement system for the geomechanical characterization of a soil, which includes said measurement device. It also refers to a measurement procedure for the geomechanical characterization of a soil.
[0002] En ingeniería civil, el dimensionamiento de los cimientos y de cualquier obra de tierra, tal como calzadas, capas de asiento, taludes, terraplenes, etc., necesita campañas de reconocimiento geotécnico que permitan evaluar las características fisicomecánicas de los suelos in situ. Estas campañas se realizan a menudo con ayuda de penetrómetros dinámicos. Estos penetrómetros dinámicos se usan principalmente para definir la estratigrafía de los suelos y para evaluar la sustentación de los suelos. En algunos casos, los penetrómetros dinámicos se usan también para controlar la compactación de las obras de tierra. Más en general, los penetrómetros dinámicos permiten recopilar datos útiles para la caracterización geomecánica de los suelos.[0002] In civil engineering, the sizing of foundations and any earth work, such as roads, bed layers, slopes, embankments, etc., requires geotechnical survey campaigns that allow evaluating the physical-mechanical characteristics of soils in situ . These campaigns are often carried out with the help of dynamic penetrometers. These dynamic penetrometers are mainly used to define the stratigraphy of soils and to assess the lift of soils. In some cases, dynamic penetrometers are also used to control compaction in earthworks. More generally, dynamic penetrometers make it possible to collect useful data for the geomechanical characterization of soils.
[0003] Un penetrómetro dinámico es una herramienta que permite evaluar la resistencia que el suelo opone a la penetración, por percusión, de un tren de varillas provisto, en su extremo inferior, de una punta. La percusión se realiza con ayuda de un martillo que se levanta y después se deja caer varias veces desde una altura constante. El operador cuenta el número de impactos necesarios para introducir la punta en el suelo cada «X» centímetros. Esta distancia de «X» centímetros se traza con ayuda de una tiza en las varillas o bien se marca mediante mecanizado directamente en las varillas. Dado que las varillas presentan a menudo una longitud fija y las profundidades de investigación clásicas en geotécnica son claramente superiores a esta longitud fija, el operador debe añadir sistemáticamente varillas suplementarias al tren de varillas que le permitan incrementar la profundidad de penetración del tren de varillas en el suelo. Al término de un sondeo, la lectura de medidas efectuada por el operador permite evaluar la resistencia presentada por el suelo a la penetración en función de la profundidad, por tramos de «X» centímetros.[0003] A dynamic penetrometer is a tool that allows evaluating the resistance that the soil opposes to the penetration, by percussion, of a train of rods provided, at its lower end, with a point. Percussion is performed with the help of a hammer that is raised and then dropped several times from a constant height. The operator counts the number of impacts required to drive the spike into the ground every "X" centimeters. This distance of "X" centimeters is traced with the help of chalk on the rods or it is marked by machining directly on the rods. Since the rods often have a fixed length and the classical investigation depths in geotechnics are clearly greater than this fixed length, the operator must systematically add additional rods to the rod train that allow him to increase the depth of penetration of the rod train in soil. At the end of a survey, the reading of the measurements carried out by the operator makes it possible to evaluate the resistance presented by the soil to penetration as a function of depth, by sections of "X" centimeters.
[0004] De manera general, un penetrómetro dinámico comprende un tren de varillas provisto, en su extremo inferior, de una punta normalmente cónica, un martillo montado que puede moverse sobre una guía y un yunque que recibe impactos sucesivos aplicados por el martillo y que los transmite al tren de varillas con vistas a introducir la punta en el suelo. El martillo presenta un peso fijo y se presenta a menudo en forma de un cilindro macizo, que está montado de manera deslizante a lo largo de una barra de guiado y que puede incluir empuñaduras para facilitar el levantamiento del martillo durante el sondeo. Teniendo en cuenta su principio de diseño y de uso bastante sencillo, existe hoy en día una gran variedad de penetrómetros dinámicos en el mundo.[0004] In general, a dynamic penetrometer comprises a set of rods provided, at its lower end, with a normally conical tip, a mounted hammer that can move on a guide, and an anvil that receives successive impacts applied by the hammer and that transmits them to the train of rods with a view to inserting the spike into the ground. The hammer has a fixed weight and is often in the form of a solid cylinder, which is slidably mounted along a guide bar and may include handles to facilitate lifting of the hammer during drilling. Considering its fairly simple design and use principle, there is a wide variety of dynamic penetrometers in the world today.
[0005] En Europa, las recomendaciones de uso y las geometrías para los penetrómetros dinámicos se suministran en la norma ISO 2246-2. En los Estados Unidos, así como en numerosos países del continente americano, de Asia y de África, los penetrómetros dinámicos responden más bien a la norma americana ASTM-D6951-182015. En todos los casos, estos diferentes penetrómetros dinámicos se disponen en diferentes tamaños y según el grado de energía de percusión, relacionada directamente con el peso del martillo: el uso de penetrómetros dinámicos ligeros, para los cuales el martillo pesa normalmente ocho o diez kilos, está muy extendido debido al bajo volumen que ocupa y a su facilidad de transporte, lo que permite caracterizar un suelo para los primeros cinco a siete metros de profundidad, mientras que los penetrómetros dinámicos pesados, para los cuales el martillo puede pesar cincuenta kilos, necesitan medios de transporte y de colocación más importantes.[0005] In Europe, recommendations for use and geometries for dynamic penetrometers are given in ISO 2246-2. In the United States, as well as in many countries in the Americas, Asia and Africa, dynamic penetrometers respond more to the American standard ASTM-D6951-182015. In all cases, these different dynamic penetrometers are arranged in different sizes and according to the degree of percussion energy, directly related to the weight of the hammer: the use of light dynamic penetrometers, for which the hammer normally weighs eight or ten kilos, it is widespread due to the low volume it occupies and its ease of transport, which allows characterizing a soil for the first five to seven meters of depth, while heavy dynamic penetrometers, for which the hammer can weigh fifty kilos, require means of transport and placement.
[0006] Sobre el terreno, el modo de operación de los sondeos realizados con ayuda de dicho penetrómetro dinámico es el mismo, con independencia del tipo de penetrómetro dinámico empleado. Se trata de introducir en el suelo la punta del tren de varillas, mediante percusión con ayuda del martillo que se levanta a una altura fija con respecto al yunque y después se deja caer por la acción del operador, y así varias veces. Durante estas operaciones, se cuenta el número de impactos necesarios para introducir la punta de una distancia de «X» centímetros en el suelo. Una vez que la punta se ha introducido «X» centímetros en el suelo, se cuenta de nuevo el número de golpes necesarios para introducir «X» centímetros suplementarios la punta en el suelo. Estas operaciones se repiten varias veces, hasta el término del sondeo. En la práctica, cuando el penetrómetro dinámico carece de instrumentación de medida asociada, estas operaciones son realizadas por al menos dos operadores, en concreto, un primer operador que sostiene el penetrómetro con una mano y que levanta y deja caer el martillo desde la altura fija con la otra mano, y un segundo operador que cuenta y que anota el número de impactos necesarios para hacer penetrar la punta «X» centímetros en el suelo, tomando como referencia las marcas en el tren de varillas. El sondeo se interrumpe cuando se alcanza la profundidad deseada del sondeo, es decir, cuando se encuentra un rechazo. De manera general, el rechazo interviene cuando la energía de percusión, suministrada por el martillo es insuficiente para hacer penetrar la punta en el suelo, por ejemplo, en caso de rozamiento lateral demasiado importante entre el tren de varillas y el suelo. El sondeo se interrumpe también cuando la inclinación del tren de varillas con respecto a la vertical es demasiado elevada, normalmente superior a 10°. Al término del sondeo, la lectura de las medidas efectuada por el segundo operador permite, a posteriori, es decir, después de que las medidas hayan sido tratadas especialmente con un software ad hoc, evaluar la resistencia presentada por el suelo a la penetración en función de la profundidad y por tramos de «X» centímetros. La precisión y la fiabilidad de las medidas tomadas según este modo de operación, que actualmente está muy extendido, dependen de la pericia de los operadores, pero también de la homogeneidad del terreno.[0006] In the field, the mode of operation of the boreholes carried out with the help of said dynamic penetrometer is the same, regardless of the type of dynamic penetrometer used. It is a matter of introducing the tip of the train of rods into the ground, by means of percussion with the help of the hammer that is raised to a fixed height with respect to the anvil and then is dropped by the action of the operator, and so on several times. During these operations, the number of impacts necessary to introduce the tip a distance of "X" centimeters into the ground is counted. Once the point has inserted "X" centimeters into the ground, the number of blows necessary to introduce an additional "X" centimeters into the ground is counted again. These operations are repeated several times, until the end of the probe. In practice, when the dynamic penetrometer lacks associated measurement instrumentation, these operations are performed by at least two operators, specifically, a first operator who holds the penetrometer with one hand and who lifts and drops the hammer from the fixed height. with the other hand, and a second operator who counts and writes down the number of impacts necessary to make the point «X» penetrate centimeters into the ground, taking the marks on the rod train as a reference. Probing is interrupted when the desired probing depth is reached, ie when a reject is found. In general, the rejection intervenes when the percussion energy supplied by the hammer is insufficient to drive the point into the ground, for example, in the event of excessive lateral friction between the train of rods and the ground. The sounding is also interrupted when the inclination of the set of rods with respect to the vertical is too high, normally greater than 10°. At the end of the survey, the reading of the measurements made by the second The operator allows, a posteriori, that is, after the measurements have been specially processed with ad hoc software, to evaluate the resistance presented by the ground to penetration depending on the depth and by sections of "X" centimeters. The precision and reliability of the measurements taken according to this mode of operation, which is currently very widespread, depend on the expertise of the operators, but also on the homogeneity of the terrain.
[0007] Una dificultad o límite ligados al uso de los penetrómetros dinámicos tiene que ver con la energía de percusión suministrada por el impacto del martillo en el curso del sondeo. Dado que no es posible hacer variar la altura de caída y el peso del martillo, se dice que la energía de percusión permanece constante. Como consecuencia, según el penetrómetro usado, la energía de percusión puede revelarse o bien insuficiente para atravesar suelos que tienen una consistencia muy dura, lo que conllevaría el rechazo y la interrupción prematura del sondeo, o bien demasiado importante para la evaluación de suelos blandos, lo que conlleva penetraciones grandes y una dispersión importante en las medidas. Dado que, en el medio natural, las alternancias de la naturaleza, pero también de la dureza de las capas del suelo pueden ser frecuentes, los operadores se ven obligados o bien a detener el sondeo y declarar el rechazo del mismo o bien a aceptar inexactitudes en las medidas.[0007] A difficulty or limit linked to the use of dynamic penetrometers has to do with the percussion energy supplied by the impact of the hammer during the borehole. Since it is not possible to vary the height of fall and the weight of the hammer, the percussion energy is said to remain constant. As a consequence, depending on the penetrometer used, the percussion energy may prove to be either insufficient to traverse soils that have a very hard consistency, which would lead to rejection and premature interruption of the borehole, or too important for the evaluation of soft soils, which entails large penetrations and an important dispersion in the measurements. Since, in the natural environment, the alternations of nature, but also of the hardness of the soil layers can be frequent, the operators are forced either to stop the drilling and declare the rejection of the same or to accept inaccuracies. in the measurements.
[0008] Ante esta problemática se han hecho en el pasado diferentes propuestas técnicas.[0008] Faced with this problem, different technical proposals have been made in the past.
[0009] El documento US 5313825 ha propuesto así un penetrómetro dinámico cuyo martillo comprende dos elementos distintos, que están montados de forma deslizante sobre una misma guía y que pueden fijarse entre sí de manera solidaria y reversible. El operador usa bien uno solo de los dos elementos para aplicar los impactos, de modo que el otro elemento se retira del penetrómetro, o bien los dos elementos conjuntamente después de haberlos fijado entre sí mediante tornillos dedicados. El martillo presenta así un peso que puede ser modificado según se use uno solo o los dos elementos. Para retirar o volver a añadir el segundo elemento junto al primer elemento del martillo, el operador debe detener el sondeo, desenroscar los tornillos, normalmente con ayuda de una llave especial, y después añadir o retirar el segundo elemento. A continuación puede reanudarse el sondeo. Estas operaciones consumen mucho tiempo y son pesadas. Además, sobre el terreno, el riesgo de perder los tornillos y/o la llave es importante. Por otra parte, el hecho de aumentar o disminuir el peso del martillo implica una precaución operativa que no debe ser olvidada por el operador a cargo de la lectura de las medidas: de hecho, como se explica en el documento US 5313 825, la lectura de las medidas es manual y el operador debe indicar, por tanto, obligatoriamente, en su seguimiento del sondeo, cuál o cuáles son los elementos del martillo usados. De lo contrario, las interpretaciones posteriores de las medidas podrían estar distorsionadas, lo que conllevaría a la postre errores en el cálculo de los cimientos para las obras proyectadas sobre el terreno.[0009] Document US 5313825 has thus proposed a dynamic penetrometer whose hammer comprises two different elements, which are mounted in a sliding manner on the same guide and which can be fixed to each other in a reversible and integral manner. The operator uses either only one of the two elements to apply the impacts, so that the other element is removed from the penetrometer, or the two elements together after having been fixed together by means of dedicated screws. The hammer thus presents a weight that can be modified depending on whether one or both elements are used. To remove or re-add the second element next to the first hammer element, the operator must stop drilling, unscrew the screws, usually with the aid of a special wrench, and then add or remove the second element. Polling can then be resumed. These operations are time consuming and cumbersome. In addition, on the ground, the risk of losing the screws and/or the key is significant. On the other hand, the fact of increasing or decreasing the weight of the hammer implies an operational precaution that must not be forgotten by the operator in charge of reading the measurements: in fact, as explained in the document US 5313 825, the reading of the measurements is manual and the operator must, therefore, obligatorily indicate, in his follow-up of the survey, which are the elements of the hammer used. Otherwise, subsequent interpretations of the measurements could be distorted, which would ultimately lead to errors in the calculation of the foundations for the works projected on the ground.
[0010] Para facilitar la medida de la penetración como consecuencia de cada impacto, es habitual usar reglas graduadas, colocadas verticalmente de manera paralela al tren de varillas, lo que permite registrar la penetración obtenida impacto tras impacto. En la mayoría de los casos, estos registros son efectuados por un operador, lo que necesita tiempo de lectura, pero también un tratamiento posterior. Para superar esta dificultad se han desarrollado también sistemas que usan reglas magnéticas analógicas: estos sistemas permiten automatizar la medida, pero ocupan mucho espacio y carecen de precisión para el caso de suelos rígidos en los que la penetración es muy baja en cada impacto. Además, el uso de estas reglas exige un montaje específico en el penetrómetro dinámico, lo que aumenta el volumen del aparato y el tiempo de puesta en marcha.[0010] To facilitate the measurement of the penetration as a consequence of each impact, it is common to use graduated rules, placed vertically parallel to the train of rods, which allows recording the penetration obtained impact after impact. In most cases, these records are made by an operator, which requires reading time, but also post-processing. To overcome this difficulty, systems that use analog magnetic scales have also been developed: these systems allow the measurement to be automated, but they take up a lot of space and lack precision in the case of rigid soils in which the penetration is very low in each impact. In addition, the use of these rules requires a specific mounting in the dynamic penetrometer, which increases the volume of the apparatus and the start-up time.
[0011] Por su parte, el documento US 2007/0131025, que puede considerarse el estado de la técnica más cercano a la presente invención, ha propuesto usar una caja de medida, que está equipado con un sensor de distancia que emite una onda y que se coloca en el suelo, en proximidad inmediata al tren de varillas. Es preciso fijar un elemento de referencia, tal como una placa cilíndrica, en el penetrómetro, normalmente en el yunque, para reflejar la onda enviada por el sensor de distancia. El sensor de distancia permite así medir la penetración iterativa del tren de varillas, debido al acercamiento progresivo del elemento de referencia con respecto al suelo sobre el que descansa la caja de medida. La caja de medida está conectada a un dispositivo de tratamiento separado, tal como un ordenador o un teléfono inteligente, con el fin de conocer la distancia medida por el sensor de distancia y de llevar un seguimiento de su disminución iterativa a medida que se producen los impactos. La caja contiene una batería eléctrica, que alimenta el sensor de distancia y una electrónica para la conexión con el dispositivo de tratamiento, siendo no obstante la autonomía de esta batería limitada ya que el sensor de distancia funciona en modo continuo. Con el fin de relacionar la disminución iterativa de la distancia medida por el sensor de distancia con la sucesión de los impactos aplicados por el martillo, en el penetrómetro dinámico debe diseñarse un segundo sensor, independiente de la caja de medida, siendo este segundo sensor sensible a la presencia del martillo cuando este se levanta por encima de la guía. Las medidas del segundo sensor son también enviadas al dispositivo de tratamiento para que este último las correlacione con las medidas que provienen del sensor de distancia. El sistema de medida del documento US 2007/0131025 demuestra así ser complejo y estar poco adaptado a las condiciones difíciles sobre el terreno, por sus diferentes componentes separados y lo limitado de su autonomía energética. Además, a pesar de la ganancia de tiempo en la lectura de las medidas, el operador tiene que realizar numerosas operaciones previas para la implementación de este sistema de medida cada vez que se añade una varilla suplementaria al penetrómetro. De hecho, con cada incorporación de una nueva varilla, el operador debe, antes de seguir con el ensayo, desmontar el elemento de referencia del tren de varillas, conectar la nueva varilla y después volver a colocar y ajustar el elemento de referencia sobre el tren de varillas.[0011] For its part, document US 2007/0131025, which can be considered the state of the art closest to the present invention, has proposed using a measurement box, which is equipped with a distance sensor that emits a wave and which is placed on the ground, in immediate proximity to the train of rods. A reference element, such as a cylindrical plate, must be attached to the penetrometer, usually on the anvil, to reflect the wave sent by the distance sensor. The distance sensor thus makes it possible to measure the iterative penetration of the train of rods, due to the progressive approach of the reference element with respect to the ground on which the measurement box rests. The measuring box is connected to a separate processing device, such as a computer or smartphone, in order to know the distance measured by the distance sensor and to keep track of its iterative decrease as the events occur. impacts. The box contains an electric battery, which powers the distance sensor and electronics for the connection with the treatment device, although the autonomy of this battery is limited since the distance sensor works in continuous mode. In order to relate the iterative decrease in the distance measured by the distance sensor with the succession of impacts applied by the hammer, a second sensor must be designed in the dynamic penetrometer, independent of the measurement box, this second sensor being sensitive to the presence of the hammer when it is raised above the guide. The measurements from the second sensor are also sent to the treatment device so that the latter can correlate them with the measurements coming from the distance sensor. The measurement system of document US 2007/0131025 thus proves to be complex and poorly adapted to the difficult conditions on the ground, due to its various separate components and the limited energy autonomy. In addition, despite the time gain in reading the measurements, the operator has to carry out numerous operations prior to the implementation of this measurement system each time a supplementary rod is added to the penetrometer. In fact, with each addition of a new rod, the operator must, before continuing with the test, remove the reference element from the train of rods, connect the new rod and then reposition and adjust the reference element on the train of rods.
[0012] El objeto de la presente invención es proponer un nuevo dispositivo de medida, que sea más práctico y más eficiente.[0012] The object of the present invention is to propose a new measurement device, which is more practical and more efficient.
[0013] Para este fin, la invención tiene por objeto un dispositivo de medida para la caracterización geomecánica de un suelo, tal como se define en la reivindicación 1.[0013] To this end, the object of the invention is a measuring device for the geomechanical characterization of a soil, as defined in claim 1.
[0014] La invención tiene también por objeto un sistema de medida para la caracterización geomecánica de un suelo, tal como se define en la reivindicación 6.[0014] The object of the invention is also a measurement system for the geomechanical characterization of a soil, as defined in claim 6.
[0015] Una de las ideas en que se basa la invención es disponer, en una caja del dispositivo de medida, un sistema electrónico que contenga un sensor de distancia y un acelerómetro, estando esta caja diseñada de manera que se aproxime y se fije, por cualquier medio apropiado, a un penetrómetro dinámico, especialmente, pero no de forma exclusiva, al yunque de este penetrómetro dinámico. El sensor de distancia está diseñado para emitir una onda, normalmente óptica o sonora, en dirección al suelo contra el que esta onda se refleja para regresar al sensor de distancia: midiendo el tiempo necesario para que la onda efectúe el recorrido de ida y vuelta entre el sensor de distancia y el suelo, el sensor de distancia permite determinar la distancia entre él y la superficie del suelo, dicho de otro modo, la distancia entre el dispositivo de medida y la superficie del suelo. El acelerómetro suministra, por su parte, una señal de medida representativa de la aceleración del dispositivo de medida: en cada impacto aplicado al yunque y, a través de ella, al tren de varillas, la aceleración del dispositivo de medida presenta un pico de amplitud. El aprovechamiento de esta señal de medida permite ventajosamente detectar los diferentes impactos sucesivos y, por tanto, contarlos, a la vez que los asocia a una penetración del tren de varillas en el suelo, calculada a partir de las distancias que mide el sensor de distancia como consecuencia de cada impacto. En la práctica, las señales de medida que provienen respectivamente del acelerómetro y del sensor de distancia son tratadas por una unidad de tratamiento del sistema electrónico del dispositivo de medida, con el fin de disponer de datos sobre los cuales puede realizarse un tratamiento, con vistas a detectar y así enumerar los impactos sucesivos y a determinar la penetración progresiva correspondiente del tren de varillas, por medio de esta unidad de tratamiento y/o de un dispositivo de tratamiento ad hoc, que está separado del dispositivo de medida y del penetrómetro dinámico y que, en su caso, está conectado de forma inalámbrica a la unidad de tratamiento. Este dispositivo de tratamiento es por ejemplo un ordenador, una tableta, un teléfono inteligente, una plataforma informática, etc. En todos los casos, el dispositivo de medida según la invención suministra datos fiables y precisos para la caracterización geomecánica del suelo, a la vez que resulta especialmente práctico de usar, por medio simplemente de la fijación de su caja al penetrómetro dinámico vigilando que el sensor de distancia esté orientado hacia el suelo, ya que este último sirve de referencia fija, y ello especialmente sin usar otros componentes que relacionar con el penetrómetro dinámico.[0015] One of the ideas on which the invention is based is to have, in a box of the measurement device, an electronic system that contains a distance sensor and an accelerometer, this box being designed in such a way that it approaches and fixes, by any appropriate means, to a dynamic penetrometer, especially, but not exclusively, to the anvil of this dynamic penetrometer. The distance sensor is designed to emit a wave, normally optical or sound, in the direction of the ground against which this wave is reflected to return to the distance sensor: measuring the time necessary for the wave to make the round trip between the distance sensor and the ground, the distance sensor makes it possible to determine the distance between it and the ground surface, in other words, the distance between the measuring device and the ground surface. The accelerometer supplies, for its part, a measurement signal representative of the acceleration of the measurement device: at each impact applied to the anvil and, through it, to the train of rods, the acceleration of the measurement device presents an amplitude peak . The use of this measurement signal advantageously makes it possible to detect the different successive impacts and, therefore, to count them, while associating them with a penetration of the train of rods into the ground, calculated from the distances measured by the distance sensor. as a result of each impact. In practice, the measurement signals coming respectively from the accelerometer and the distance sensor are processed by a processing unit of the electronic system of the measurement device, in order to have data on which processing can be performed, with a view to to detect and thus enumerate the successive impacts and to determine the corresponding progressive penetration of the train of rods, by means of this treatment unit and/or an ad hoc treatment device, which is separate from the measuring device and the dynamic penetrometer and which , if any, is wirelessly connected to the treatment unit. This treatment device is, for example, a computer, a tablet, a smartphone, a computing platform, etc. In all cases, the measurement device according to the invention supplies reliable and precise data for the geomechanical characterization of the soil, while being especially practical to use, simply by fixing its case to the dynamic penetrometer, monitoring that the sensor of distance is oriented towards the ground, since the latter serves as a fixed reference, and especially without using other components to be related to the dynamic penetrometer.
[0016] Además, como se detalla más adelante, el aprovechamiento de la señal de medida que proviene del acelerómetro permite ventajosamente reforzar la practicidad del dispositivo de medida, en el aspecto relativo a su autonomía energética o al uso de un martillo de peso variable. Como también se detalla más adelante, el dispositivo de medida según la invención presenta ventajosamente disposiciones estructurales en relación con su caja, o disposiciones complementarias del sistema electrónico, lo que refuerza así el rendimiento del dispositivo de medida.[0016] In addition, as detailed below, the use of the measurement signal coming from the accelerometer advantageously makes it possible to reinforce the practicality of the measurement device, in terms of its energy autonomy or the use of a variable-weight hammer. As will also be detailed below, the measuring device according to the invention advantageously presents structural arrangements in relation to its case, or complementary arrangements of the electronic system, which thus enhances the performance of the measuring device.
[0017] Así, en las reivindicaciones 2 a 5 y 7 a 11 se especifican características opcionales ventajosas del dispositivo y del sistema de medida según la invención.[0017] Thus, in claims 2 to 5 and 7 to 11 advantageous optional features of the device and of the measurement system according to the invention are specified.
[0018] La invención tiene también por objeto un procedimiento de medida para la caracterización geomecánica de un suelo, tal como se define en la reivindicación 12.[0018] The object of the invention is also a measurement procedure for the geomechanical characterization of a soil, as defined in claim 12.
[0019] Este procedimiento de medida puede ser implementado por el dispositivo y el sistema de medida, tal como se define anteriormente.[0019] This measurement procedure can be implemented by the measurement device and system, as defined above.
[0020] En la reivindicación 13 se especifica un aspecto ventajoso opcional del procedimiento de medida según la invención.[0020] In claim 13 an optional advantageous aspect of the measurement method according to the invention is specified.
[0021] La invención se entenderá mejor con la lectura de la descripción que se ofrece a continuación, suministrada únicamente a modo de ejemplo y hecha en referencia a los dibujos en los que:[0021] The invention will be better understood on reading the following description, given solely by way of example and made with reference to the drawings, in which:
[Fig. 1] la figura 1 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un sistema de medida según la invención;[fig. 1] Figure 1 is an exploded perspective view of a measuring system according to the invention;
[Fig. 2] la figura 2 es una sección longitudinal de un penetrómetro y de un dispositivo medida, ensamblados entre sí, del sistema de medida de la figura 1;[fig. 2] Figure 2 is a longitudinal section of a penetrometer and a measuring device, assembled together, of the measuring system of Figure 1;
[Fig. 3] la figura 3 es una vista a mayor escala del detalle III de la figura 2;[fig. 3] Figure 3 is a larger-scale view of detail III of Figure 2;
[Fig. 4] la figura 4 es una vista en perspectiva del dispositivo de medida mostrado en las figuras anteriores; [Fig. 5] la figura 5 es una vista en alzado según la flecha V de la figura 4, que muestra de manera esquemática el contorno exterior del dispositivo de medida y el interior de una caja de este dispositivo de medida;[fig. 4] Figure 4 is a perspective view of the measuring device shown in the previous figures; [fig. 5] Figure 5 is an elevation view according to arrow V of figure 4, schematically showing the outer contour of the metering device and the interior of a casing of this metering device;
[Fig. 6] la figura 6 es una vista en alzado del sistema de medida de la figura 1, durante su uso; y [fig. 6] Figure 6 is an elevation view of the measurement system of Figure 1, during use; and
[Fig. 7] la figura 7 es una vista similar a la figura 6, que ilustra una etapa de uso del sistema de medida, posterior a la mostrada en la figura 6.[fig. 7] Figure 7 is a view similar to Figure 6, illustrating a stage of use of the measurement system, subsequent to that shown in Figure 6.
[0022] En las figuras 1 a 7 se representa un sistema de medida 1 que permite medir las características geomecánicas de un suelo. En la figura 1, el sistema de medida 1 se representa en una configuración no funcional, mientras que, en las figuras 6 y 7, el sistema de medida 1 se representa durante su uso en un suelo 2 de un terreno para el cual se pretende evaluar las características fisicomecánicas. En las figuras 2 a 5 se representa solo una parte del sistema de medida 1.[0022] Figures 1 to 7 show a measurement system 1 that makes it possible to measure the geomechanical characteristics of a soil. In Figure 1, the measurement system 1 is represented in a non-functional configuration, while, in Figures 6 and 7, the measurement system 1 is represented during its use on a soil 2 of a piece of land for which it is intended. evaluate the physicomechanical characteristics. In figures 2 to 5 only a part of the measuring system 1 is represented.
[0023] Como se representa en las figuras 1 a 3, 6 y 7, el sistema de medida 1 comprende un penetrómetro dinámico 100. El penetrómetro dinámico 100 define un eje geométrico X-X, según el cual se extiende el penetrómetro dinámico 100 y que, cuando se usa el sistema de medida 1, se dispone en la vertical, es decir, rigurosamente en la vertical o de manera ligeramente inclinada con respecto a esta última, como se muestra en las figuras 6 y 7.[0023] As represented in figures 1 to 3, 6 and 7, the measurement system 1 comprises a dynamic penetrometer 100. The dynamic penetrometer 100 defines a geometric axis X-X, along which the dynamic penetrometer 100 extends and which, when the measurement system 1 is used, it is arranged vertically, that is, strictly vertically or slightly inclined with respect to the latter, as shown in figures 6 and 7.
[0024] Por comodidad, en lo sucesivo la descripción está orientada con respecto al eje X-X considerando que este último se extiende en la vertical. Así, los términos «abajo», «inferior» y «similar» se entienden como orientados hacia el suelo 2, mientras que los términos «arriba», «superior» y «similar» se entienden como orientados en sentido opuesto del suelo 2.[0024] For convenience, in the following the description is oriented with respect to the X-X axis considering that the latter extends vertically. Thus, the terms "below", "lower" and "similar" are understood to be oriented towards ground 2, while the terms "above", "upper" and "similar" are understood to be oriented away from ground 2.
[0025] Como puede verse claramente en las figuras 1, 2, 6 y 7, el penetrómetro dinámico 100 comprende un tren de varillas 110 que está alineado y centrado en el eje X-X. En su extremo inferior, el tren de varillas 110 incluye una punta 111 que, como en el ejemplo aquí considerado, es cónica, de manera que está centrada en el eje X-X y converge hacia abajo. De manera conocida de por sí, la sección y el ángulo de abertura de la punta 111 son específicos del penetrómetro dinámico 100, sin que este aspecto sea limitativo de la invención. Con independencia de las especificidades de la punta 111, esta permite deformar y hacer cizalla con el suelo 2 cuando se le aplica un impacto hacia abajo según el eje X-X.[0025] As can be clearly seen in figures 1, 2, 6 and 7, the dynamic penetrometer 100 comprises a train of rods 110 which is aligned and centered on the X-X axis. At its lower end, the train of rods 110 includes a tip 111 which, as in the example considered here, is conical, so that it is centered on the X-X axis and converges downwards. In a manner known per se, the section and the opening angle of the tip 111 are specific to the dynamic penetrometer 100, without this aspect limiting the invention. Regardless of the specificities of the spike 111, it allows it to deform and shear with the ground 2 when a downward impact is applied to it along the X-X axis.
[0026] El resto del tren de varillas 110 comprende varillas 112, que se suceden de manera alineada según el eje X-X desde la punta 111, hasta el extremo superior del tren de varillas 110, formado por la parte terminal superior de la varilla más alta entre las varillas 112. Además, la dimensión axial y el diámetro de las varillas 112 son específicos del penetrómetro dinámico 100, sin que este aspecto sea limitativo de la invención. En todos los casos, las varillas 112 están diseñadas para conectarse mecánicamente entre sí, por ejemplo, por roscado o por embutición. Las varillas 112 permiten transmitir a la punta 111 un impacto aplicado hacia abajo según el eje X-X a la varilla más alta entre las varillas 112, permitiendo así que el tren de varillas 110 penetre en el suelo 2.[0026] The rest of the train of rods 110 comprises rods 112, which follow one another in an aligned manner according to the X-X axis from the tip 111, to the upper end of the train of rods 110, formed by the upper terminal part of the highest rod between rods 112. In addition, the axial dimension and diameter of rods 112 are specific to dynamic penetrometer 100, without this aspect being limiting of the invention. In all cases, the rods 112 are designed to be mechanically connected to one another, for example by threading or swaging. The rods 112 make it possible to transmit to the tip 111 an impact applied downwards along the X-X axis to the highest rod among the rods 112, thus allowing the train of rods 110 to penetrate the ground 2.
[0027] El penetrómetro dinámico 100 comprende también un yunque 120, que está dispuesto en el aplomo axial del tren de varillas 110 y que está diseñado para recibir impactos sucesivos hacia abajo según el eje X-X y transmitirlos al tren de varillas 110. La forma de realización del yunque 120 no es limitativa de la invención dado que, en su lado inferior, el yunque está diseñado para conectarse mecánicamente al extremo superior del tren de varillas 110 y para transmitir a este último un impacto hacia abajo según el eje X-X. En el ejemplo de realización considerado en las figuras, el yunque 120 presenta globalmente una forma cilíndrica, centrada en el eje X-X.[0027] The dynamic penetrometer 100 also comprises an anvil 120, which is arranged in the axial plumb of the train of rods 110 and which is designed to receive successive impacts downwards along the X-X axis and transmit them to the train of rods 110. The shape of The embodiment of the anvil 120 is not limiting of the invention since, on its lower side, the anvil is designed to be mechanically connected to the upper end of the train of rods 110 and to transmit to the latter a downward impact along the X-X axis. In the exemplary embodiment considered in the figures, the anvil 120 has an overall cylindrical shape, centered on the X-X axis.
[0028] El penetrómetro dinámico 100 incluye también un adaptador 130 que permite conectar mecánicamente el yunque 120 y el tren de varillas 110. Como puede verse claramente en las figuras 1 a 3, el adaptador 130 se interpone, según el eje X-X, entre el yunque 120 y el tren de varillas 110, en apoyo axial a la vez contra el yunque 120 y contra el tren de varillas 110, más en concreto la varilla más alta entre las varillas 112 de este último. En el ejemplo de realización considerado en las figuras, el adaptador 130 presenta una forma globalmente cilíndrica, centrada en el eje X-X, y es recibido al menos parcialmente de manera complementaria en un alojamiento 121 del yunque 120, que se abre en el lado inferior del yunque 120. En la práctica, se diseña una clavija 140 para retener el adaptador 130 en el interior del alojamiento 121 y evitar así un desensamblaje inesperado, de manera que esta clavija 140 se extiende transversalmente al yunque 120 y al adaptador 130, especialmente según una dirección radial al eje X-X. En el lado que, en las figuras, está girado hacia abajo, el adaptador 130 presenta a la vez una cara 131, que se extiende en un plano geométrico perpendicular al eje X-X, y un fileteado 132, que está centrado en el eje X-X y que desemboca en la cara 131. En su lado opuesto, es decir, en el lado que, en las figuras, está girado hacia arriba, el adaptador 130 presenta a la vez una cara 133, que se extiende en un plano geométrico perpendicular al eje X-X, y un escariado 134, que está centrado en el eje X-X y que desemboca en la cara 133.[0028] The dynamic penetrometer 100 also includes an adapter 130 that allows the anvil 120 and the rod train 110 to be mechanically connected. As can be clearly seen in figures 1 to 3, the adapter 130 is interposed, according to the X-X axis, between the anvil 120 and the train of rods 110, in axial bearing both against the anvil 120 and against the train of rods 110, more specifically the highest rod among the rods 112 of the latter. In the exemplary embodiment considered in the figures, the adapter 130 has a globally cylindrical shape, centered on the X-X axis, and is received at least partially in a complementary manner in a housing 121 of the anvil 120, which opens on the underside of the anvil 120. In practice, a pin 140 is designed to retain the adapter 130 inside the housing 121 and thus avoid unexpected disassembly, so that this pin 140 extends transversely to the anvil 120 and the adapter 130, especially according to a radial direction to the X-X axis. On the side that, in the figures, is turned downwards, the adapter 130 has both a face 131, which extends in a geometric plane perpendicular to the X-X axis, and a thread 132, which is centered on the X-X axis and which opens into the face 131. On its opposite side, that is to say on the side that, in the figures, is turned upwards, the adapter 130 also presents a face 133, which extends in a geometric plane perpendicular to the axis X-X, and a reaming 134, which is centered on the X-X axis and ends at face 133.
[0029] El fileteado 132 está diseñado para recibir, mediante roscado, un aterrajado complementario que presenta el extremo superior del tren de varillas 110 considerado en las figuras: así, en el estado ensamblado del penetrómetro dinámico 100 considerado en las figuras, el aterrajado del extremo superior del tren de varillas 110 está roscado a fondo en el fileteado 132 hasta situar en apoyo axial un resalte, diseñado en la base de este aterrajado, contra la cara 131 del adaptador 130, mientras que la cara 133 del adaptador 130 forma un apoyo axial hacia abajo para el yunque 120, en particular para el fondo del alojamiento 121. En virtud de su escariado 134, el adaptador 130 puede usarse en el seno del penetrómetro dinámico 100 en una configuración diferente a la que acaba de describirse, cuando el extremo superior del tren de varillas 110 carece de un aterrajado pero se prepara en forma de un tetón cilindrico liso, no contemplado en las figuras: cuando el extremo superior del tren de varillas 110 está formado de dicho tetón cilíndrico liso, el adaptador 130 se usa en una posición invertida con respecto a la ilustrada en las figuras, es decir, de manera que su cara 133 esté girada hacia abajo y que el escariado 134 reciba el tetón cilíndrico liso hasta situar en apoyo axial un resalte, diseñado en la base de este tetón, contra la cara 133, mientras que, al mismo tiempo, la cara 131 del adaptador 130 forma un apoyo axial hacia abajo para el yunque 120, en particular para el fondo del alojamiento 121. El adaptador 130 permite así usar el yunque 120 con dos tipos diferentes de trenes de varillas, en concreto, el tren de varillas 110 mostrado en las figuras, que tiene su extremo superior aterrajado, y otro tren de varillas, cuyo extremo superior es cilíndrico liso.[0029] The thread 132 is designed to receive, by means of threading, a complementary tapping that presents the upper end of the train of rods 110 considered in the figures: thus, in the assembled state of the dynamic penetrometer 100 considered in the figures, the threading of the upper end of the train of rods 110 is fully threaded into the thread 132 until a projection, designed at the base of this tapping, is located in axial support against the face 131 of the adapter 130, while the face 133 of the adapter 130 forms a support downwardly axially for anvil 120, in particular for the bottom of housing 121. By virtue of its counterbore 134, adapter 130 can be used within dynamic penetrometer 100 in a configuration other than that just described, when the end top of the 110 rod mill lacks a tapping but is prepared in the form of a lug smooth cylindrical, not contemplated in the figures: when the upper end of the train of rods 110 is formed from said smooth cylindrical lug, the adapter 130 is used in an inverted position with respect to that illustrated in the figures, that is to say, in such a way that its face 133 is turned downwards and that the bore 134 receives the smooth cylindrical lug until a projection, designed at the base of this lug, is placed in axial support against face 133, while, at the same time, face 131 of the adapter 130 forms a downward axial support for the anvil 120, in particular for the bottom of the housing 121. The adapter 130 thus allows the anvil 120 to be used with two different types of rod trains, in particular, the rod train 110 shown in the figures, which has its upper end tapped, and another train of rods, whose upper end is smooth cylindrical.
[0030] El penetrómetro dinámico 100 incluye además un martillo 150 que está montado de forma que puede moverse sobre una guía 160 fijada al yunque 120. En el ejemplo de realización considerado en las figuras, el martillo 150 presenta una forma global tubular, que está centrada en el eje X-X y cuyo escariado central recibe una barra 161 de la guía 160, que se extiende hacia arriba desde el yunque 120 estando unida de manera fija a esta última por cualquier medio apropiado. El martillo 150 puede moverse según el eje X-X a lo largo de la barra 161, y entre una posición alta, que se ilustra en la figura 6 y en la que el martillo está separado del yunque 120, y una posición baja, que se ilustra en la figura 7 y en la que el martillo 150 está en contacto con el yunque 120, de manera que el martillo 150 aplica sobre el yunque 120 un impacto hacia abajo según el eje X-X cuando pasa de la posición alta a la posición baja. En la práctica, durante el uso del penetrómetro dinámico 100, el martillo 150 se eleva hasta la posición alta, antes de soltarse para que, bajo el efecto de la gravedad, caiga sobre el yunque 120. La posición alta se indica en la guía 160 para que la separación entre el yunque 120 y el martillo 150 en posición alta esté predeterminada en un valor que se mantiene fijo cada vez que el martillo se eleva hasta esta posición alta: en el ejemplo de realización considerado en las figuras, esta indicación de la posición alta se realiza con ayuda de un tope diseñado en el extremo superior de la guía 160, contra el cual se pone en contacto el martillo 150 en posición alta. Este tope está integrado ventajosamente en una empuñadura 162 que envuelve la barra 161.[0030] The dynamic penetrometer 100 also includes a hammer 150 that is mounted so that it can move on a guide 160 fixed to the anvil 120. In the embodiment example considered in the figures, the hammer 150 has a tubular overall shape, which is centered on the X-X axis and whose central bore receives a rod 161 from the guide 160, which extends upwards from the anvil 120 while being fixedly attached to the latter by any appropriate means. The hammer 150 can move along the X-X axis along the rod 161, and between a high position, which is illustrated in Figure 6 and in which the hammer is separated from the anvil 120, and a low position, which is illustrated in Figure 7 and in which the hammer 150 is in contact with the anvil 120, so that the hammer 150 applies a downward impact on the anvil 120 along the X-X axis when it passes from the high position to the low position. In practice, during use of the dynamic penetrometer 100, the hammer 150 is raised to the high position, before being released so that, under the effect of gravity, it falls on the anvil 120. The high position is indicated on the guide 160 so that the clearance between the anvil 120 and the hammer 150 in the high position is predetermined at a value that remains fixed each time the hammer is raised to this high position: in the exemplary embodiment considered in the figures, this indication of the The high position is carried out with the help of a stop designed at the upper end of the guide 160, against which the hammer 150 comes into contact in the high position. This stop is advantageously integrated into a handle 162 that surrounds the bar 161.
[0031] Como puede verse claramente en las figuras 1 y 2, el martillo 150 incluye ventajosamente varios elementos de martillo distintos de los cuales al menos uno es extraíble con respecto al resto del martillo 150 y, con ello, con respecto al resto del penetrómetro dinámico 100.[0031] As can be clearly seen in figures 1 and 2, the hammer 150 advantageously includes several different hammer elements, at least one of which is removable with respect to the rest of the hammer 150 and, therefore, with respect to the rest of the penetrometer dynamic 100.
[0032] Más en concreto, en el ejemplo de realización considerado en las figuras, el martillo 150 incluye así un primer elemento de martillo 151 que, en el martillo, coopera por complementariedad de formas con la guía 160 durante el desplazamiento del martillo entre las posiciones alta y baja, especialmente deslizándose alrededor y a lo largo de la barra 161. El primer elemento de martillo 151 presenta una forma tubular, centrada en el eje X-X.[0032] More specifically, in the exemplary embodiment considered in the figures, the hammer 150 thus includes a first hammer element 151 which, in the hammer, cooperates by complementarity of shapes with the guide 160 during the displacement of the hammer between the high and low positions, especially sliding around and along the bar 161. The first hammer element 151 has a tubular shape, centered on the X-X axis.
[0033] El extremo inferior de este primer elemento de martillo 151 está diseñado para encontrarse en contacto con el yunque 120 cuando el martillo 150 está en la posición baja, de manera que pueda aplicar sobre él un impacto hacia abajo según el eje X-X. El extremo inferior del primer elemento de martillo 151 presenta ventajosamente una forma de campana de manera que reciba interiormente al menos una parte del yunque 120 cuando el martillo 150 está en posición baja: esta forma de campana permite atenuar la intensidad del ruido generado durante el impacto del martillo 150 sobre el yunque 120, por efecto de confinamiento de este ruido en el interior de la campana. Según otro aspecto opcional ventajoso que mejora la ergonomía del martillo 150, la parte corriente del primer elemento de martillo 151, es decir, la parte de este último que conecta entre sí los extremos inferior y superior del primer elemento de martillo 151, se forma de manera que facilita el agarre del primer elemento de martillo 151 y, con ello, del martillo 150. En el ejemplo de realización considerado en las figuras, esta parte corriente del primer elemento de martillo 151 presenta así una forma cilíndrica de sección circular cuyo diámetro es inferior a las dimensiones transversales respectivas de los extremos inferior y superior del primer elemento de martillo 151. Además, una clavija 170, dispuesta transversalmente en el extremo inferior del primer elemento de martillo 151 y transversalmente en la parte del yunque 120, recibida en este extremo inferior del primer elemento de martillo 151, puede estar diseñada para mantener ensamblado el yunque 120 y el primer elemento de martillo 151 cuando no se usa el martillo 150 con el fin de aplicar un impacto sobre el yunque, por ejemplo, durante el transporte y la colocación del penetrómetro dinámico 100.[0033] The lower end of this first hammer element 151 is designed to be in contact with the anvil 120 when the hammer 150 is in the lowered position, so that a downward impact can be applied to it along the X-X axis. The lower end of the first hammer element 151 advantageously has a bell shape so that it internally receives at least a part of the anvil 120 when the hammer 150 is in the lowered position: this bell shape makes it possible to attenuate the intensity of the noise generated during the impact of the hammer 150 on the anvil 120, due to the effect of confining this noise inside the bell. According to another advantageous optional aspect that improves the ergonomics of the hammer 150, the common part of the first hammer element 151, that is to say, the part of the latter that connects the lower and upper ends of the first hammer element 151 with each other, is formed of in a manner that makes it easier to grip the first hammer element 151 and thus the hammer 150. In the exemplary embodiment considered in the figures, this common part of the first hammer element 151 thus has a cylindrical shape with a circular section whose diameter is less than the respective transverse dimensions of the lower and upper ends of the first hammer element 151. Furthermore, a pin 170, arranged transversely in the lower end of the first hammer element 151 and transversely in the anvil part 120, received at this end lower part of the first hammer element 151, may be designed to hold the anvil 120 and the first hammer element 151 together when the hammer 150 is not in use in order to apply an impact to the anvil, for example during transport and loading. placement of the dynamic penetrometer 100.
[0034] El martillo 150 incluye también un segundo elemento de martillo 152 y un tercer elemento de martillo 153 que están concebidos para ser llevados, cada uno, de manera extraíble sobre el primer elemento de martillo 151. Para este fin, cada uno de los elementos de martillo 152 y 153 está provisto de un fileteado 154, 155, que está centrado en el eje X-X y que está diseñado para roscarse en un aterrajado complementario 156 del primer elemento de martillo 151. En el ejemplo considerado en las figuras, el aterrajado 156 está diseñado en el extremo superior del primer elemento de martillo 151. En todos los casos, cada uno de los elementos de martillo 152 y 153 puede así roscarse directamente en el primer elemento de martillo 151, y ello, por una parte, sin tener que desensamblar el primer elemento de martillo 151 con respecto a la guía 160 y, por otra parte, sin necesitar piezas suplementarias, tales como tornillos. Ventajosamente, para facilitar el arrastre en rotación de cada uno de los elementos de martillo 152 y 153 con el fin de facilitar su roscado-desenroscado con respecto al aterrajado 156, cada uno de los elementos de martillo 152 y 153 está provisto de al menos un orificio lateral 157, 158, que se extiende según una dirección radial al eje XX y que está adaptado para recibir uno de los dos extremos de una varilla similar a las varillas 112: de esta forma, sobre el terreno, un operador puede usar una de las varillas 112, no usada todavía en el tren de varillas 110, para introducir en ella un extremo en el orificio 157, 158 y así aplicar más fácilmente un par de roscado-desenroscado en el elemento de martillo correspondiente 152, 153 con fines de ensamblaje o de desensamblaje de este elemento de martillo 152, 153 con respecto al primer elemento de martillo 151.[0034] The hammer 150 also includes a second hammer element 152 and a third hammer element 153 that are each designed to be removably carried on the first hammer element 151. To this end, each of the hammer elements 152 and 153 is provided with a thread 154, 155, which is centered on the axis XX and which is designed to be screwed into a complementary tapping 156 of the first hammer element 151. In the example considered in the figures, the tapping 156 is designed at the upper end of the first hammer element 151. In all cases, each of the hammer elements 152 and 153 can thus be screwed directly into the first hammer element 151, and this, on the one hand, without having to to disassemble the first hammer element 151 with respect to the guide 160 and, on the other hand, without needing additional parts, such as screws. Advantageously, to facilitate the rotational drive of each of the hammer elements 152 and 153 in order to facilitate their screwing-unscrewing with respect to the tapping 156, each of the hammer elements 152 and 153 is provided with at least one lateral hole 157, 158, which extends according to a direction radial to the axis XX and which is adapted to receive one of the two ends of a rod similar to the rods 112: in this way, on the ground, an operator can use one of the rods 112, not yet used in the train of rods 110, to insert one end into the hole 157, 158 and thus more easily apply a screwing-unscrewing torque on the element corresponding hammer element 152, 153 for the purpose of assembling or disassembling this hammer element 152, 153 with respect to the first hammer element 151.
[0035] Con independencia de las especificidades de los elementos de martillo 151, 152 y 153 del martillo 150, se comprende que el peso del martillo 150 cambia según la presencia efectiva de uno y/u otro de los elementos de martillo 152 y 153, además de la presencia sistemática del primer elemento de martillo 151 en el martillo 150.[0035] Regardless of the specifics of the hammer elements 151, 152 and 153 of the hammer 150, it is understood that the weight of the hammer 150 changes according to the effective presence of one and/or the other of the hammer elements 152 and 153, in addition to the systematic presence of the first hammer element 151 in the hammer 150.
[0036] Como puede verse claramente en las figuras 1 a 3, el sistema de medida 1 comprende, además del penetrómetro dinámico 100 descrito hasta ahora, un dispositivo de medida 200, que se representa solo en las figuras 4 y 5.[0036] As can be clearly seen in figures 1 to 3, the measuring system 1 comprises, in addition to the dynamic penetrometer 100 described up to now, a measuring device 200, which is represented only in figures 4 and 5.
[0037] El dispositivo de medida 200 incluye una caja 210 que, en el ejemplo de realización considerado en las figuras, incluye una carcasa principal 211 y una tapa 212. En la práctica, la caja 210 está hecha ventajosamente de un material plástico, que está diseñado para resistir los choques y, más en general, las condiciones de uso en exterior, en un terreno que se va a evaluar.[0037] The measuring device 200 includes a case 210 which, in the exemplary embodiment considered in the figures, includes a main casing 211 and a cover 212. In practice, the case 210 is advantageously made of a plastic material, which it is designed to withstand shocks and, more generally, the conditions of outdoor use, on a terrain to be tested.
[0038] La caja 210 está adaptada para fijarse, en particular de manera extraíble, al penetrómetro dinámico 100. Para este fin, en el ejemplo de realización considerado en las figuras, el dispositivo de medida 200 comprende medios de fijación mecánica 220 cuya forma de realización, contemplada en el ejemplo de las figuras, se detalla a continuación.[0038] The case 210 is adapted to be fixed, in particular in a removable manner, to the dynamic penetrometer 100. For this purpose, in the embodiment example considered in the figures, the measuring device 200 comprises mechanical fixing means 220 whose shape is embodiment, contemplated in the example of the figures, is detailed below.
[0039] Los medios de fijación mecánica 220 comprenden una placa 221, en particular metálica, que se extiende de manera transversal al eje X-X en su extremo girado hacia el eje X-X, de manera que la placa 221 se fija mecánicamente al penetrómetro dinámico y coopera directamente con este último. En el ejemplo considerado en las figuras, la placa 221 está así provista de un fileteado que, con el fin de fijarla al penetrómetro dinámico 100, se rosca alrededor de un aterrajado complementario del yunque 120.[0039] The mechanical fixing means 220 comprise a plate 221, in particular metallic, which extends transversely to the X-X axis at its end turned towards the X-X axis, so that the plate 221 is mechanically fixed to the dynamic penetrometer and cooperates directly with the latter. In the example considered in the figures, the plate 221 is thus provided with a thread which, in order to fix it to the dynamic penetrometer 100, is screwed around a complementary tapping of the anvil 120.
[0040] En su extremo opuesto al eje X-X, la placa 221 se fija mecánicamente a la caja 210. Para este fin, en el ejemplo de realización considerado en las figuras, los medios de fijación mecánica 220 comprenden una base 222, en particular metálica, que, por una parte, está conectada mecánicamente a la placa 221 por un perno 223 y, por otra parte, está conectada con la carcasa principal 211 de la caja 10 mediante tornillos 224. Para reforzar el ensamblaje fijo entre la placa 221 y la base 222, los medios de fijación mecánica 220 comprenden también cuñas 225, que están dispuestas a lo largo y a ambas partes de la placa 221 y que están conectadas a la base 222 mediante tornillos 224.[0040] At its opposite end to the X-X axis, the plate 221 is mechanically fixed to the box 210. For this purpose, in the exemplary embodiment considered in the figures, the mechanical fixing means 220 comprise a base 222, in particular metallic , which, on the one hand, is mechanically connected to the plate 221 by a bolt 223 and, on the other hand, is connected to the main casing 211 of the case 10 by means of screws 224. In order to reinforce the fixed assembly between the plate 221 and the base 222, the mechanical fixing means 220 also comprise wedges 225, which are arranged along and on both parts of the plate 221 and which are connected to the base 222 by screws 224.
[0041] La forma de realización de los medios de fijación mecánica 220, que acaban de describirse, no es limitativa de la invención, en el sentido de que pueden contemplarse múltiples formas de realización para los medios de fijación mecánica 220 siempre que estos últimos fijen la caja 210 al penetrómetro dinámico 100, especialmente a su yunque 120, por medio de una conexión mecánica reversible.[0041] The embodiment of the mechanical fixing means 220, which has just been described, is not limiting of the invention, in the sense that multiple embodiments can be contemplated for the mechanical fixing means 220 as long as the latter fix the box 210 to the dynamic penetrometer 100, especially to its anvil 120, by means of a reversible mechanical connection.
[0042] Con independencia de la forma de realización de los medios de fijación mecánica 220, el dispositivo de medida 200 comprende ventajosamente al menos un amortiguador 230, normalmente de caucho o de un material elastomérico similar, que está interpuesto entre la caja 210 y los medios de fijación mecánica 220 de manera que limite la transmisión a la caja 210 de vibraciones que provienen del penetrómetro dinámico 100. En el ejemplo de realización considerado en las figuras, el amortiguador 230 está interpuesto entre la caja 210 y la base 222, como se ilustra esquemáticamente en la figura 3.[0042] Regardless of the embodiment of the mechanical fixing means 220, the measuring device 200 advantageously comprises at least one damper 230, normally made of rubber or a similar elastomeric material, which is interposed between the case 210 and the mechanical fixing means 220 so as to limit the transmission to the box 210 of vibrations coming from the dynamic penetrometer 100. In the embodiment example considered in the figures, the damper 230 is interposed between the box 210 and the base 222, as shown schematically illustrated in Figure 3.
[0043] Como se muestra de forma más específica en las figuras 3 y 5, el dispositivo de medida 200 comprende también un sistema electrónico 240.[0043] As shown more specifically in Figures 3 and 5, the measurement device 200 also comprises an electronic system 240.
[0044] Este sistema electrónico 240 está alojado en el interior de la caja 210, siendo recibido especialmente en un volumen interno de esta caja, delimitado por la carcasa principal 211 y por la tapa 212. En la práctica, este volumen interno de la caja 210 se convierte en estanco con respecto al exterior de la caja 210 por cualquier medio apropiado integrado en la caja 210, de manera que preserve el sistema electrónico 240 de agua y humedad.[0044] This electronic system 240 is housed inside the box 210, being specially received in an internal volume of this box, delimited by the main casing 211 and by the cover 212. In practice, this internal volume of the box 210 is made sealed with respect to the exterior of the case 210 by any appropriate means integrated in the case 210, so as to preserve the electronics 240 from water and humidity.
[0045] Como se representa esquemáticamente en la figura 5, el sistema electrónico 240 incluye varios componentes o grupos de componentes, que se detallarán a continuación y que se incorporan ventajosamente en una tarjeta electrónica 241 común.[0045] As schematically represented in Figure 5, the electronic system 240 includes several components or groups of components, which will be detailed below and which are advantageously incorporated into a common electronic card 241.
[0046] El sistema electrónico 240 comprende así un acelerómetro 242 capaz de medir la aceleración del sistema electrónico 240 y, con ello, del dispositivo de medida 200. Las especificidades del acelerómetro 242 no son limitativas de la invención.[0046] The electronic system 240 thus comprises an accelerometer 242 capable of measuring the acceleration of the electronic system 240 and, therefore, of the measuring device 200. The specificities of the accelerometer 242 are not limitative of the invention.
[0047] El sistema electrónico 240 comprende también un sensor de distancia 243 capaz de determinar la distancia que lo separa de una superficie hacia la cual está orientado este sensor de distancia 243. Para este fin, el sensor de distancia 243 está diseñado para medir el tiempo necesario para que una onda, que emite, efectúe un recorrido de ida y vuelta entre él y la superficie hacia la que está orientado. En la práctica, la onda citada es una onda luminosa, por ejemplo, en el dominio del infrarrojo, o una onda sonora. En todos los casos, el sensor de distancia 243 integra, a la vez, un emisor capaz de emitir esta onda y un receptor capaz de detectar la onda que regresa al sensor de distancia 243 después de haber sido reflejada, al menos parcialmente, por la superficie hacia la cual está orientado el sensor de distancia 243. Así, el sensor de distancia 243 se denomina habitualmente sensor de distancia «TOF» (siendo «TOF» el acrónimo de la expresión inglesa «Time Of Flight»). Cuando la caja 210 se fija al penetrómetro 100 y se está usando el sistema de medida 1, el sensor de distancia 243 está orientado hacia el suelo 2 que se va a evaluar, de manera que el sensor de distancia 243 permite determinar la distancia entre el dispositivo de medida 200 y la superficie 2A del suelo 2. Se comprende que la disposición del sensor de distancia 243 en el interior de la caja 210 y la disposición de fijación del dispositivo de medida 200 en el penetrómetro dinámico 100 están diseñadas en consecuencia, es decir, se han diseñado para que el sensor de distancia 243 esté orientado hacia el suelo 2 durante el uso del sistema de medida 1. En el ejemplo de realización considerado en las figuras, el sensor de distancia 243 está orientado hacia la tapa 212 de la caja 210 y, cuando el sistema de medida 1 se usa como en las figuras 6 y 7, la tapa 212 está orientada hacia la superficie 2A del suelo 2. Naturalmente, la tapa 212 está hecha de un material que deja pasar la onda emitida por el sensor de distancia 243.[0047] The electronic system 240 also comprises a distance sensor 243 capable of determining the distance that separates it from a surface towards which this distance sensor 243 is oriented. For this purpose, the distance sensor 243 is designed to measure the time necessary for a wave, which it emits, to carry out a round trip between it and the surface towards which it is oriented. In practice, the aforementioned wave is a light wave, for example in the infrared domain, or a sound wave. In all cases, the distance sensor 243 integrates, at the same time, an emitter capable of emitting this wave and a receiver capable of detecting the wave that returns to the distance sensor 243 after having been reflected, at least partially, by the the surface toward which the distance sensor 243 is oriented. Thus, the distance sensor 243 is commonly referred to as a "TOF" distance sensor ("TOF" being an acronym for "Time Of Flight"). When the box 210 is fixed to the penetrometer 100 and the measurement system 1 is being used, the distance sensor 243 is oriented towards the soil 2 to be evaluated, so that the distance sensor 243 allows to determine the distance between the measuring device 200 and the surface 2A of the ground 2. It is understood that the arrangement of the distance sensor 243 inside the case 210 and the fixing arrangement of the measuring device 200 in the dynamic penetrometer 100 are designed accordingly, that is that is to say, they have been designed so that the distance sensor 243 is oriented towards the ground 2 during the use of the measuring system 1. In the embodiment example considered in the figures, the distance sensor 243 is oriented towards the cover 212 of the box 210 and, when the measurement system 1 is used as in figures 6 and 7, the cover 212 is oriented towards the surface 2A of the ground 2. Naturally, the cover 212 is made of a material that allows the wave emitted by the distance sensor 243.
[0048] El sistema electrónico 240 comprende también una unidad de tratamiento 244 que, como se indica esquemáticamente en la figura 5, está conectada con el acelerómetro 242 y con el sensor de distancia 243. La unidad de tratamiento 244 está así diseñada para recibir las señales de medida que provienen respectivamente del acelerómetro 242 y del sensor de distancia 243. La unidad de tratamiento 244 está adaptada para aplicar un primer tratamiento a estas señales de medida, si bien cabe observar que las especificidades relativas a este primer tratamiento se ofrecerán más adelante. En la práctica, la unidad de tratamiento 244 comprende a la vez componentes electrónicos analógicos y componentes electrónicos digitales, con el fin de poner en marcha el primer tratamiento citado.[0048] The electronic system 240 also comprises a processing unit 244 which, as schematically indicated in figure 5, is connected to the accelerometer 242 and to the distance sensor 243. The processing unit 244 is thus designed to receive the measurement signals coming respectively from the accelerometer 242 and from the distance sensor 243. The processing unit 244 is adapted to apply a first treatment to these measurement signals, although it should be noted that the specificities relative to this first treatment will be offered later. . In practice, the processing unit 244 comprises both analog electronic components and digital electronic components, in order to start the first mentioned processing.
[0049] Según disposiciones opcionales cuyo interés se indicará más adelante, el sistema electrónico 240 comprende también:[0049] According to optional provisions whose interest will be indicated later, the electronic system 240 also includes:
- una interfaz de comunicación inalámbrica 245 capaz de emitir hacia el exterior del dispositivo de medida 200, según un protocolo de comunicación inalámbrica, los datos resultantes del primer tratamiento aplicado por la unidad de tratamiento 244, siendo el protocolo citado ventajosamente de bajo consumo de energía; esta interfaz de comunicación inalámbrica 245 es, por ejemplo, una interfaz Wifi o bien una interfaz Bluetooth, especialmente de bajo consumo denominada habitualmente interfaz «BLE» (acrónimo de la expresión inglesa «Bluetooth Low Energy»);- a wireless communication interface 245 capable of emitting to the outside of the measurement device 200, according to a wireless communication protocol, the data resulting from the first treatment applied by the treatment unit 244, the aforementioned protocol being advantageously low energy consumption ; this wireless communication interface 245 is, for example, a Wi-Fi interface or a Bluetooth interface, especially a low energy interface, commonly called a "BLE" interface (acronym for the English expression "Bluetooth Low Energy");
- un sensor de inclinación 246 capaz de medir la inclinación del dispositivo de medida 200 con respecto a la vertical; el sensor de inclinación 246 es, por ejemplo, un giroscopio electrónico; y- an inclination sensor 246 capable of measuring the inclination of the measuring device 200 with respect to the vertical; tilt sensor 246 is, for example, an electronic gyroscope; and
- uno o varios otros sensores sensibles a las condiciones de uso del dispositivo de medida 200, tales como un sensor de temperatura, un sensor de luminosidad, un sensor de localización, etc.- one or several other sensors sensitive to the conditions of use of the measuring device 200, such as a temperature sensor, a light sensor, a location sensor, etc.
[0050] Naturalmente, la interfaz de comunicación inalámbrica 245, el sensor de inclinación 246 y los posibles otros sensores están conectados con la unidad de tratamiento 244, como se indica esquemáticamente en la figura 5, para el tratamiento de sus señales respectivas por esta unidad de tratamiento.[0050] Naturally, the wireless communication interface 245, the inclination sensor 246 and possible other sensors are connected to the processing unit 244, as schematically indicated in Figure 5, for the processing of their respective signals by this unit. of treatment.
[0051] El dispositivo de medida 200 comprende además una batería de alimentación eléctrica 250, que está alojada en el interior de la caja 210 y que, como se indica esquemáticamente en la figura 5, está conectada al sistema electrónico 240 para alimentar de electricidad los diferentes componentes de este sistema electrónico 240. La batería de alimentación eléctrica 250 está conectada, por ejemplo, a la tarjeta electrónica 241. La forma de realización de esta batería de alimentación eléctrica 250 no es limitativa de la invención.[0051] The measuring device 200 also comprises an electrical supply battery 250, which is housed inside the box 210 and which, as schematically indicated in Figure 5, is connected to the electronic system 240 to supply electricity to the different components of this electronic system 240. The power supply battery 250 is connected, for example, to the electronic card 241. The embodiment of this power supply battery 250 does not limit the invention.
[0052] Como se indica esquemáticamente en la figura 3, el dispositivo de medida 200 comprende también amortiguadores 260, que están interpuestos entre la caja 210 y el sistema electrónico 240, especialmente la tarjeta electrónica 241 de este último, así como, en su caso, entre la caja 210 y la batería de alimentación eléctrica 250. Estos amortiguadores 260 permiten limitar la exposición del sistema electrónico 240 y de la batería de alimentación eléctrica 250 a las vibraciones que provienen del penetrómetro dinámico 100 durante el uso del sistema de medida 1. El tiempo de vida del sistema electrónico 240 y de la batería de alimentación eléctrica 250 no se ve así alterado, a pesar de la fijación de la caja 210 al penetrómetro dinámico 100, mientras que este último es lugar de impactos repetidos durante el uso del sistema de medida 1.[0052] As schematically indicated in figure 3, the measuring device 200 also comprises dampers 260, which are interposed between the box 210 and the electronic system 240, especially the electronic card 241 of the latter, as well as, where appropriate , between the box 210 and the electrical supply battery 250. These dampers 260 make it possible to limit the exposure of the electronic system 240 and of the electrical supply battery 250 to the vibrations coming from the dynamic penetrometer 100 during the use of the measurement system 1. The life time of the electronic system 240 and of the power supply battery 250 is thus not altered, despite the fixing of the case 210 to the dynamic penetrometer 100, while the latter is the site of repeated impacts during the use of the system. of measure 1.
[0053] Finalmente, el sistema de medida 1 comprende un dispositivo de tratamiento 300, como se ilustra por medio de las figuras 1, 6 y 7. Este dispositivo de tratamiento 300 es distinto del penetrómetro dinámico 100 y del dispositivo de medida 200, al estar físicamente separado del penetrómetro dinámico 100 y del dispositivo de medida 200.[0053] Finally, the measurement system 1 comprises a treatment device 300, as illustrated by means of figures 1, 6 and 7. This treatment device 300 is different from the dynamic penetrometer 100 and the measurement device 200, in that it be physically separate from the dynamic penetrometer 100 and the measuring device 200.
[0054] El dispositivo de tratamiento 300 está adaptado para aplicar un segundo tratamiento a los datos que resultan del primer tratamiento aplicado por la unidad de tratamiento 244 a las señales de medida que provienen del acelerómetro 242 y del sensor de distancia 243, así como, en su caso, las que provienen del sensor de inclinación 246 y de otros posibles sensores del sistema electrónico 240. Las especificidades relativas a este segundo tratamiento se indicarán un poco más adelante.[0054] The treatment device 300 is adapted to apply a second treatment to the data resulting from the first treatment applied by the treatment unit 244 to the measurement signals coming from the accelerometer 242 and the distance sensor 243, as well as, where appropriate, those coming from the inclination sensor 246 and other possible sensors of the electronic system 240. The specifics relating to this second treatment will be indicated a little later.
[0055] En todos los casos, el dispositivo de tratamiento 300 está diseñado para recibir los datos resultantes del primer tratamiento aplicado por la unidad de tratamiento 244. En el ejemplo de realización considerado en las figuras, el dispositivo de tratamiento 300 incluye para este fin una interfaz de comunicación inalámbrica, que es compatible con la interfaz de comunicación inalámbrica 245 del sistema electrónico 240. Más en general, el sistema electrónico 240 del dispositivo de medida 200 y el dispositivo de tratamiento 300 están diseñados para intercambiar datos, y de forma inalámbrica por medio de un protocolo de comunicación ad hoc como se contempla en las figuras, o bien por medio de una conexión por cable, por ejemplo USB, o de un soporte de memoria extraíble, por ejemplo una tarjeta de memoria.[0055] In all cases, the processing device 300 is designed to receive the data resulting from the first treatment applied by the processing unit 244. In the exemplary embodiment considered in the figures, the processing device 300 includes for this purpose a wireless communication interface, which is compatible with the wireless communication interface 245 of the electronics 240. More generally, the electronics 240 of the measuring device 200 and the processing device 300 are designed to exchange data, and wirelessly by means of an ad hoc communication protocol as seen in the figures, or by means of a cable connection, for example USB, or a removable memory medium, for example a memory card.
[0056] El dispositivo de tratamiento 300 comprende componentes electrónicos digitales que permiten implementar el segundo tratamiento citado. La forma de realización de estos componentes electrónicos digitales no es limitativa de la invención. A modo de ejemplo, el dispositivo de tratamiento 300 incluye, e incluso está constituido por, un terminal móvil, tal como un ordenador portátil, una tableta o un teléfono móvil inteligente, o bien una plataforma informática.[0056] The treatment device 300 comprises digital electronic components that allow the second mentioned treatment to be implemented. The embodiment of these digital electronic components is not limiting of the invention. By way of example, the processing device 300 includes, and even consists of, a mobile terminal, such as a laptop, tablet or smart mobile phone, or a computing platform.
[0057] A continuación se describirá un procedimiento de medida, que se implementa con el sistema de medida 1 y a través del cual se presentarán más en detalle los tratamientos primero y segundo aplicados respectivamente por la unidad de tratamiento 244 del dispositivo de medida 200 y por el dispositivo de tratamiento 300. Este procedimiento de medida se describe más específicamente en relación con las figuras 6 y 7 en las cuales el sistema de medida 1 está en curso de utilización en el suelo 2.[0057] A measurement procedure will be described below, which is implemented with the measurement system 1 and through which the first and second treatments applied respectively by the treatment unit 244 of the measurement device 200 and by the measurement device 200 will be presented in more detail. the treatment device 300. This measurement procedure is described more specifically in connection with figures 6 and 7 in which the measurement system 1 is in use on the soil 2.
[0058] En la figura 6, el tren de varillas 110 del penetrómetro 100 está ya parcialmente introducido en el suelo 2, con la punta 111 situada por debajo de la superficie 2A del suelo 2. Esta penetración parcial se debe a impactos que se han aplicado en el yunque 120 mediante el martillo 150 antes de la etapa de uso ilustrada en la figura 6. Como ya se ha indicado anteriormente, se recuerda que, para aplicar un impacto sobre el yunque 120, el martillo 150 se separa del yunque 120 al ser levantado hasta la posición alta, referida ventajosamente por la empuñadura 162, y después el martillo 150 se suelta para que caiga sobre el yunque 120, pasando así a la posición baja.[0058] In Figure 6, the train of rods 110 of the penetrometer 100 is already partially inserted into the soil 2, with the tip 111 located below the surface 2A of the soil 2. This partial penetration is due to impacts that have been applied to the anvil 120 by the hammer 150 prior to the use step illustrated in Figure 6. As already indicated above, it is recalled that, in order to apply an impact to the anvil 120, the hammer 150 is separated from the anvil 120 by be raised to the high position, advantageously referred to by handle 162, and then hammer 150 is released to fall on anvil 120, thus moving to the low position.
[0059] Como consecuencia del último impacto antes de la etapa ilustrada en la figura 6, el intervalo que separa el sensor de distancia 243 y la superficie 2A del suelo 2 se determina usando el sensor de distancia 243 que, para este fin, mide el tiempo necesario para que la onda que emite efectúe un recorrido de ida y vuelta entre él y la superficie 2A del suelo 2. El intervalo citado corresponde a una distancia, denotada por Z en la figura 6, entre el dispositivo de medida 200 y la superficie 2A del suelo 2.[0059] As a consequence of the last impact before the stage illustrated in figure 6, the interval separating the distance sensor 243 and the surface 2A of the ground 2 is determined using the distance sensor 243 which, for this purpose, measures the time necessary for the wave that it emits to make a round trip between it and the surface 2A of the ground 2. The aforementioned interval corresponds to a distance, denoted by Z in figure 6, between the measuring device 200 and the surface 2A from floor 2.
[0060] En la etapa ilustrada en la figura 6, el martillo 150 está en la posición alta y se suelta para pasar hacia la posición baja, como se indica mediante la flecha F. Cuando el martillo 150 alcanza efectivamente la parte baja, aplica un impacto sobre el yunque 120 que lo transmite al tren de varillas 110, de manera que este tren de varillas 110 se hunde aún más en el suelo 2: el sistema de medida 1 se encuentra así en el estado ilustrado en la figura 7.[0060] In the stage illustrated in Figure 6, the hammer 150 is in the high position and is released to move towards the low position, as indicated by the arrow F. When the hammer 150 effectively reaches the bottom, it applies a impact on the anvil 120 which transmits it to the train of rods 110, so that this train of rods 110 sinks further into the ground 2: the measuring system 1 is thus in the state illustrated in FIG. 7.
[0061] Durante el impacto aplicado al yunque 120 para pasar de la figura 6 a la figura 7, el yunque 120 y, por consiguiente, el dispositivo de medida 200 fijado al mismo experimentan una aceleración sustancial, cuya amplitud es alta, normalmente de varios g. Esta aceleración se mide usando el acelerómetro 242. El impacto correspondiente se detecta a partir de la aceleración así medida, en particular a partir de un pico de amplitud de esta aceleración medida.[0061] During the impact applied to the anvil 120 to go from Figure 6 to Figure 7, the anvil 120 and consequently the measuring device 200 attached to it experience a substantial acceleration, the amplitude of which is high, usually several g. This acceleration is measured using the accelerometer 242. The corresponding impact is detected from the thus measured acceleration, in particular from an amplitude peak of this measured acceleration.
[0062] Como consecuencia del impacto aplicado para pasar de la figura 6 a la figura 7, la distancia, denotada por Z' en la figura 7, entre el dispositivo de medida 200 y la superficie 2A del suelo 2 se mide usando el sensor de distancia 243, de la misma forma en que se había medido anteriormente la distancia Z. La penetración del tren de varillas 110 en el suelo 2 entre los estados respectivamente ilustrados por las figuras 6 y 7 se determina entonces a partir de las distancias medidas Z y Z', de manera que esta penetración corresponde a la diferencia entre la distancia Z y la distancia Z'.[0062] As a consequence of the impact applied to go from figure 6 to figure 7, the distance, denoted by Z' in figure 7, between the measuring device 200 and the surface 2A of the ground 2 is measured using the sensor of distance 243, in the same way that the distance Z had been previously measured. The penetration of the train of rods 110 into the ground 2 between the states respectively illustrated by figures 6 and 7 is then determined from the measured distances Z and Z', so that this penetration corresponds to the difference between the distance Z and the distance Z'.
[0063] Se comprende que, al reiterar sucesivamente los impactos sobre el yunque 120 usando el martillo 150, estos diferentes impactos sucesivos son detectados individualmente a partir de las aceleraciones medidas por el acelerómetro 242. De esta forma puede contarse el número de estos impactos. Al mismo tiempo, la penetración progresiva del tren de varillas 110 se determina como consecuencia de cada uno de estos impactos, a partir de las distancias medidas por el sensor de distancia 243.[0063] It is understood that, by successively reiterating the impacts on the anvil 120 using the hammer 150, these different successive impacts are individually detected from the accelerations measured by the accelerometer 242. In this way the number of these impacts can be counted. At the same time, the progressive penetration of the train of rods 110 is determined as a consequence of each of these impacts, from the distances measured by the distance sensor 243.
[0064] Los datos numéricos representativos del recuento de los diferentes impactos aplicados sucesivamente y de la penetración del tren de varillas 110 como consecuencia de cada impacto permiten calcular las características geomecánicas del suelo 2, en particular los valores de resistencia del suelo 2. Por ejemplo, así puede calcularse un índice de penetración para el suelo 2, especialmente a partir de la fórmula de percusión de los holandeses o de otras fórmulas conocidas en la bibliografía. [0064] The numerical data representative of the count of the different impacts applied successively and of the penetration of the train of rods 110 as a consequence of each impact make it possible to calculate the geomechanical characteristics of the soil 2, in particular the resistance values of the soil 2. For example , thus a penetration index for soil 2 can be calculated, especially from the Dutch percussion formula or from other formulas known in the literature.
[0065] En la práctica, los datos numéricos que se acaban de mencionar son suministrados bien exclusivamente por la unidad de tratamiento 244, por medio del primer tratamiento que aplica a las señales de medida que provienen del acelerómetro 242 y del sensor de distancia 243, o bien conjuntamente por la unidad de tratamiento 244 y el dispositivo de tratamiento 300, por medio sucesivamente del primer tratamiento, que aplica la unidad de tratamiento 244 a las señales de medida que provienen del acelerómetro 242 y del sensor de distancia 243, y el segundo tratamiento, que aplica el dispositivo de tratamiento 300 a los datos resultantes del primer tratamiento.[0065] In practice, the numerical data that has just been mentioned are supplied either exclusively by the processing unit 244, by means of the first processing that it applies to the measurement signals coming from the accelerometer 242 and from the distance sensor 243, or jointly by the processing unit 244 and the processing device 300, by means of successively the first processing, which the processing unit 244 applies to the measurement signals coming from the accelerometer 242 and the distance sensor 243, and the second processing, which applies the processing device 300 to the data resulting from the first processing.
[0066] En otros términos, según una primera posibilidad de realización del sistema de medida 1, la unidad de tratamiento 244 está adaptada, por medio del primer tratamiento, para detectar los diferentes impactos sucesivos a partir de las señales de medida que provienen del acelerómetro 242 y para determinar la penetración del tren de varillas 110 en el suelo 2 como consecuencia de cada etapa a partir de las señales de medida que provienen del sensor de distancia 243. En este caso, el dispositivo de tratamiento 300 no interviene para suministrar los datos numéricos representativos del recuento de los impactos y de la penetración progresiva del tren de varillas 110, si bien este dispositivo de tratamiento 300 se usa, en su caso, para consultar estos datos y/o memorizarlos y/o transmitirlos hacia servidores alejados, especialmente con fines de postratamiento más sofisticados que el primer tratamiento aplicado por la unidad de tratamiento 244.[0066] In other words, according to a first possibility of carrying out the measurement system 1, the processing unit 244 is adapted, by means of the first processing, to detect the different successive impacts from the measurement signals coming from the accelerometer 242 and to determine the penetration of the train of rods 110 into the ground 2 as a consequence of each stage from the measurement signals coming from the distance sensor 243. In this case, the treatment device 300 does not intervene to supply the data representative numbers of the impact count and the progressive penetration of the train of rods 110, although this processing device 300 is used, where appropriate, to consult this data and/or store and/or transmit it to remote servers, especially with more sophisticated post-treatment purposes than the first treatment applied by the treatment unit 244.
[0067] Según otra posibilidad de realización del sistema de medida 1, la unidad de tratamiento 244 y el dispositivo de tratamiento 300 se adaptan conjuntamente, por medio de los tratamientos primero y segundo, para detectar los diferentes impactos sucesivos a partir de las señales de medida que provienen del acelerómetro 242 y para determinar la penetración del tren de varillas 110 en el suelo 2 como consecuencia de cada impacto a partir de las señales de medida que provienen del sensor de distancia 243. En este caso, el primer tratamiento, implementado por la unidad de tratamiento 244, puede simplemente ser una conversión analógico-digital, que convierte las señales de medida en datos aprovechables para el segundo tratamiento, implementado por el dispositivo de tratamiento 300. Más en general, se comprende que el aprovechamiento de las señales de medida que provienen del acelerómetro 242 y del sensor de distancia 243 puede limitarse a la unidad de tratamiento 244, por medio del primer tratamiento, con la condición de que el dispositivo de tratamiento 300 sea diseñado para llevar a término este aprovechamiento, por medio del segundo tratamiento: en este caso, la unidad de tratamiento 244 puede reducirse a una forma de realización mínima. Por el contrario, si las capacidades de tratamiento del dispositivo de tratamiento 300 son limitadas o inciertas, una parte sustancial de este aprovechamiento puede ser diseñada por la unidad de tratamiento 244, por medio del primer tratamiento.[0067] According to another possibility of carrying out the measurement system 1, the processing unit 244 and the processing device 300 are adapted together, by means of the first and second processing, to detect the different successive impacts from the signals of measurement coming from the accelerometer 242 and to determine the penetration of the train of rods 110 into the ground 2 as a consequence of each impact from the measurement signals coming from the distance sensor 243. In this case, the first treatment, implemented by the processing unit 244 can simply be an analog-digital conversion, which converts the measurement signals into usable data for the second processing, implemented by the processing device 300. More generally, it is understood that the use of the measurement signals The measurement coming from the accelerometer 242 and the distance sensor 243 can be limited to the treatment unit 244, by means of the first treatment, provided that the treatment device 300 is designed to carry out this exploitation, by means of the second. treatment: in this case, the treatment unit 244 can be reduced to a minimal embodiment. Conversely, if the processing capabilities of the processing device 300 are limited or uncertain, a substantial portion of this utilization may be engineered by the processing unit 244, through the first processing.
[0068] Así, en todos los casos, las señales de medida que provienen del acelerómetro 242 y las señales de medida que provienen del sensor de distancia 243 son tratadas al menos por la unidad de tratamiento 244.[0068] Thus, in all cases, the measurement signals coming from the accelerometer 242 and the measurement signals coming from the distance sensor 243 are processed at least by the processing unit 244.
[0069] Naturalmente, lo que acaba de describirse en detalle para las señales de medida que provienen del acelerómetro 242 y del sensor de distancia 243 se aplica a las señales de medida que provienen del sensor de inclinación 246 y de posibles otros sensores del sistema electrónico 240. En particular, los datos obtenidos a partir de las señales de medida que provienen del sensor de inclinación 246 pueden almacenarse a continuación con fines de control.[0069] Naturally, what has just been described in detail for the measurement signals coming from the accelerometer 242 and the distance sensor 243 applies to the measurement signals coming from the inclination sensor 246 and possible other sensors of the electronic system 240. In particular, the data obtained from the measurement signals coming from the inclination sensor 246 can then be stored for control purposes.
[0070] Según un aspecto opcional del procedimiento de medida, la aceleración medida en cada impacto se usa ventajosamente para determinar el o los elementos de martillo del martillo 150, entre los elementos de martillo 151, 152 y 153, presentes efectivamente en el martillo que se han usado para aplicar el impacto. De hecho, se observará que durante las etapas de uso ilustradas por las figuras 6 y 7, así como durante cada una de las etapas de uso anteriores y posteriores, el martillo 150 puede usarse con solo el elemento de martillo 151 o con el elemento de martillo 151 y uno y/u otro de los elementos de martillo 152 y 153, como se indica esquemáticamente en trazo discontinuo y en trazo mixto en las figuras 6 y 7. Para este fin se diseña exclusivamente el primer tratamiento o bien sucesivamente los tratamientos primero y segundo para aprovechar las señales de medida que provienen del acelerómetro 242 con el fin de determinar si, además del primer elemento de martillo 151 presente sistemáticamente en el martillo 50, en el martillo 150 están presentes uno y/u otro de los elementos de martillo 152 y 153. Este cálculo se realiza con ayuda de una función de transferencia que asocia, por medio de un calibrado previo del sistema de medida 1, la masa efectiva del martillo 150 y la aceleración medida por el acelerómetro 242. En otros términos, durante cada impacto, la unidad de tratamiento 244 o bien la unidad de tratamiento 244 y el dispositivo de tratamiento 300 son capaces de descubrir cuál o cuáles de los elementos de martillo, entre los elementos de martillo 151, 152 y 153, están presentes efectivamente en el martillo 150. Añadiendo o retirando los elementos de martillo 152 y 153 en el martillo 150, el usuario puede cambiar así fácilmente el peso del martillo 150 durante el sondeo, especialmente para adaptarse a las capas de suelo encontradas durante el sondeo, sin tener que preocuparse por consignar esta información ya que el sistema de medida 1 determina, por sí solo, esta información a partir de las señales de medida que provienen del acelerómetro 242, subrayándose que esta información es determinante para calcular algunas características geomecánicas del suelo.[0070] According to an optional aspect of the measurement procedure, the acceleration measured at each impact is advantageously used to determine the hammer element(s) of the hammer 150, among the hammer elements 151, 152 and 153, actually present in the hammer that have been used to apply the impact. In fact, it will be noted that during the stages of use illustrated by Figures 6 and 7, as well as during each of the preceding and subsequent stages of use, the hammer 150 can be used with either the hammer element 151 alone or with the hammer element 151. hammer 151 and one and/or other of the hammer elements 152 and 153, as indicated schematically in dashed lines and mixed lines in figures 6 and 7. For this purpose, the first treatment is exclusively designed or successively the first treatments and second, to take advantage of the measurement signals coming from the accelerometer 242 in order to determine if, in addition to the first hammer element 151 systematically present in the hammer 50, one and/or other of the hammer elements are present in the hammer 150 152 and 153. This calculation is carried out with the help of a transfer function that associates, by means of a previous calibration of the measurement system 1, the effective mass of the hammer 150 and the acceleration measured by the accelerometer 242. In other words, during each impact, the processing unit 244 or the processing unit 244 and the processing device 300 are capable of discovering which of the hammer elements, among the hammer elements 151, 152 and 153, are actually present in the hammer 150. By adding or removing hammer elements 152 and 153 on hammer 150, the user can thus easily change the weight of hammer 150 during drilling, especially to suit the soil layers encountered during drilling, without having to worry for consigning this information since the measurement system 1 determines, by itself, this information from the measurement signals that come from the accelerometer 242, emphasizing that this information is decisive for calculating some geomechanical characteristics of the soil.
[0071] Según otro aspecto opcional relativo al aprovechamiento de las señales de medida que provienen del acelerómetro 242, la autonomía energética del dispositivo de medida 200 puede mejorarse sustancialmente. Para este fin, el sistema electrónico 240 está diseñado ventajosamente para cambiar entre un estado de funcionamiento, en el que la batería de alimentación eléctrica 250 alimenta todo el sistema electrónico 240, permitiendo así la aplicación del procedimiento que se acaba de describir, y un estado de espera, en el que la unidad de tratamiento 244 interrumpe la alimentación, por la batería de alimentación electrónica 250, del sensor de distancia 243, así como, ventajosamente, de todos los demás componentes del sistema electrónico 240 excepto el acelerómetro 242 y la unidad de tratamiento en sí. La unidad de tratamiento 244 está entonces adaptada para, por una parte, pasar el sistema electrónico del estado de espera al estado de funcionamiento cuando la amplitud de la aceleración medida por el acelerómetro 242 supera un umbral predeterminado, que vale por ejemplo 1 g aproximadamente, y, por otra parte, para pasar del estado de funcionamiento al estado de espera cuando la amplitud de la aceleración medida por el acelerómetro 242 permanece por debajo del umbral citado anteriormente durante un tiempo predeterminado, equivalente por ejemplo a 5 minutos. Como consecuencia, fuera de un sondeo, el sistema electrónico 240 está en espera y, por tanto, consume muy poca electricidad, preservando la batería de alimentación eléctrica 250. Durante un sondeo, el operador «despierta» al sistema electrónico 240, es decir, lo hace pasar del estado de espera al estado de funcionamiento, haciéndole experimentar una aceleración suficientemente intensa, que, en la práctica, corresponde a un golpe que aplica el operador bien directamente en el dispositivo de medida 200 con la mano o bien en el penetrómetro 200, especialmente con ayuda del martillo 150. Durante el desarrollo del sondeo, los impactos sucesivos del martillo 150 sobre el yunque 120 «mantienen despierto» el sistema electrónico 240, es decir, hacen que el sistema electrónico 240 permanezca en el estado de funcionamiento. Una vez terminado el sondeo, el sistema electrónico 240 sigue todavía en el estado de funcionamiento durante el tiempo predeterminado antes citado, como consecuencia de lo cual la unidad de tratamiento 244 ordena el paso al estado de espera del sistema electrónico 240. Así, durante el almacenamiento y el transporte del dispositivo de medida 200, así como durante el ensamblaje del dispositivo de medida 200 en el penetrómetro dinámico 100, el sistema electrónico 240 permanece en estado de espera, entendiéndose que las aceleraciones que experimenta el dispositivo de medida 200 durante estas operaciones de almacenamiento, transporte y ensamblaje tienen una amplitud insuficiente para cambiar el sistema electrónico 240 al estado de funcionamiento.[0071] According to another optional aspect relative to the use of the measurement signals coming from the accelerometer 242, the energy autonomy of the measurement device 200 can be substantially improved. For this one Finally, the electronic system 240 is advantageously designed to switch between an operating state, in which the electrical supply battery 250 supplies the entire electronic system 240, thus allowing the application of the procedure just described, and a standby state. , in which the treatment unit 244 interrupts the supply, by the electronic supply battery 250, of the distance sensor 243, as well as, advantageously, of all the other components of the electronic system 240 except the accelerometer 242 and the treatment unit per se. The processing unit 244 is then adapted to, on the one hand, switch the electronic system from the standby state to the operating state when the amplitude of the acceleration measured by the accelerometer 242 exceeds a predetermined threshold, which is worth, for example, approximately 1 g, and, on the other hand, to go from the operating state to the standby state when the amplitude of the acceleration measured by the accelerometer 242 remains below the aforementioned threshold for a predetermined time, equivalent to 5 minutes for example. As a consequence, outside of a poll, the electronics 240 is on standby and therefore consumes very little electricity, preserving the battery power supply 250. During a poll, the operator "wakes up" the electronics 240, i.e., makes it go from the standby state to the operating state, causing it to experience a sufficiently intense acceleration, which, in practice, corresponds to a blow applied by the operator either directly on the measuring device 200 by hand or on the penetrometer 200 , especially with the help of the hammer 150. During the probing, the successive impacts of the hammer 150 on the anvil 120 "keep awake" the electronics 240, that is, they cause the electronics 240 to remain in the operating state. After the polling is finished, the electronic system 240 is still in the operating state for the aforementioned predetermined time, as a result of which the processing unit 244 commands the electronic system 240 to go to the standby state. Thus, during the polling storage and transport of the measuring device 200, as well as during the assembly of the measuring device 200 in the dynamic penetrometer 100, the electronic system 240 remains in a standby state, it being understood that the accelerations experienced by the measuring device 200 during these operations storage, transportation, and assembly have insufficient amplitude to switch the electronics 240 to the operating state.
[0072] Por otra parte, a continuación se contemplan varias disposiciones y variantes del sistema de medida 1 descritas hasta ahora, así como del procedimiento de medida presentado anteriormente, que pueden considerarse de forma aislada o en combinaciones entre sí:[0072] On the other hand, several provisions and variants of the measurement system 1 described so far are contemplated below, as well as the measurement procedure presented above, which can be considered in isolation or in combinations with each other:
- Como complemento o como alternativa a los medios de fijación mecánica 220, el dispositivo de medida 200 puede incluir medios de fijación magnética que permiten fijar la caja 210 al penetrómetro dinámico 100 mediante una conexión imantada. Por ejemplo, la caja 210 está equipada entonces con uno o varios imanes permanentes que, por efecto magnético con una parte de acero del penetrómetro dinámico 100, se fijan firmemente a este último.- As a complement or as an alternative to the mechanical fixing means 220, the measuring device 200 can include magnetic fixing means that allow the box 210 to be fixed to the dynamic penetrometer 100 by means of a magnetized connection. For example, the case 210 is then equipped with one or more permanent magnets which, by magnetic effect with a steel part of the dynamic penetrometer 100, are firmly attached to the latter.
- Como se señala más arriba, la región del penetrómetro dinámico 100 en la que se lleva el dispositivo de medida 200 de manera fija no se limita al yunque 120. De hecho, a través de la adaptación de los medios de fijación mecánica 220 o de los medios de fijación magnética, que acaban de mencionarse, la caja 210 puede diseñarse de manera que se fije al tren de varillas 110 o a la guía 160, o incluso al martillo 150. Más en general, la localización del dispositivo de medida 200 en el penetrómetro dinámico 100 no es limitativa siempre que esta localización permita inducir una aceleración sustancial del dispositivo de medida 200 cuando se aplica un impacto en el yunque 120 mediante el martillo 150.- As indicated above, the region of the dynamic penetrometer 100 in which the measuring device 200 is carried in a fixed manner is not limited to the anvil 120. In fact, through the adaptation of the mechanical fixing means 220 or of In addition to the magnetic fixing means, just mentioned, the box 210 can be designed so that it is fixed to the train of rods 110 or to the guide 160, or even to the hammer 150. More generally, the location of the measuring device 200 in the dynamic penetrometer 100 is not limiting as long as this location allows a substantial acceleration of the measuring device 200 to be induced when an impact is applied to the anvil 120 by the hammer 150.
- En el ejemplo considerado en las figuras, el penetrómetro dinámico 100 puede calificarse de penetrómetro dinámico ligero, dado que el martillo 150 puede dimensionarse de manera que se levante con la mano desde su posición baja a su posición alta por la acción de un operador humano. Sin embargo, como variante no representada, el penetrómetro dinámico del sistema de medida 1 puede ser un penetrómetro dinámico más pesado, que tenga en particular un martillo cuyo peso sea más elevado y de manera para para levantarlo se necesite un conjunto de aparatos ad hoc. Más en general, el dispositivo de medida 200 puede asociarse a diversos tipos de penetrómetro dinámico.- In the example considered in the figures, the dynamic penetrometer 100 can be described as a light dynamic penetrometer, since the hammer 150 can be dimensioned in such a way that it is raised by hand from its low position to its high position by the action of a human operator. . However, as a variant not shown, the dynamic penetrometer of the measurement system 1 can be a heavier dynamic penetrometer, having in particular a hammer whose weight is heavier and in order to lift it, a set of ad hoc apparatus is needed. More generally, the measuring device 200 can be associated with various types of dynamic penetrometer.
- El número de elementos de martillo del martillo 150, de los cuales al menos uno es extraíble con respecto al resto del martillo, no está limitado a tres, como en el ejemplo que se contempla en las figuras. Así, como variante no representada, el martillo 150 puede incluir solo dos elementos de martillo o más de tres elementos de martillo. En todos los casos, el o cada elemento de martillo del martillo, que es extraíble con respecto al resto del penetrómetro dinámico, puede roscarse ventajosamente de forma directa en otro elemento de martillo del martillo, como sucede para cada uno de los elementos de martillo 152 y 153 con respecto al elemento de martillo 151.- The number of hammer elements of the hammer 150, of which at least one is removable with respect to the rest of the hammer, is not limited to three, as in the example seen in the figures. Thus, as a variant not shown, the hammer 150 can include only two hammer elements or more than three hammer elements. In all cases, the or each hammer element of the hammer, which is removable from the rest of the dynamic penetrometer, can advantageously be screwed directly into another hammer element of the hammer, as is the case for each of the hammer elements 152 and 153 with respect to the hammer element 151.
- Como variante no representada, el penetrómetro dinámico 100 puede estar desprovisto de un adaptador tal como el adaptador 130 descrito anteriormente. En este caso, el extremo superior del tren de varillas 110 coopera directamente con el lado inferior del yunque 120. - As a variant not shown, the dynamic penetrometer 100 can be without an adapter such as the adapter 130 described above. In this case, the upper end of the rod train 110 directly cooperates with the lower side of the anvil 120.
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